【Android】Android类加载机制

ClassLoader介绍

任何一个 Java 程序都是由一个或多个 class 文件组成，在程序运行时，需要将 class 文件加载到 JVM 中才可以使用，负责加载这些 class 文件的就是 Java 的类加载机制。ClassLoader 的作用简单来说就是加载 class 文件，提供给程序运行时使用。每个 Class 对象的内部都有一个 classLoader 字段来标识自己是由哪个 ClassLoader 加载的。

Android 的类加载机制是基于 Java 的类加载机制，但在 Android 平台上有一些特殊的实现。

关键组件

BootClassLoader：

这是 Android 系统中的根类加载器，负责加载 Android 系统核心库。它是一个原生代码实现的类加载器，其加载路径在操作系统级别上提前配置好。(用于加载Android Framework层class文件)

PathClassLoader：

这是应用程序类加载器，负责加载应用程序的代码和资源。每个应用程序都有自己独立的 PathClassLoader 实例，用于加载应用程序 APK 中的类。(可以加载指定的dex，以及jar、zip、apk中的classes.dex)

DexClassLoader：

这是一个特殊的类加载器，用于加载未安装在应用程序目录下的 dex 文件。DexClassLoader 可以指定 dex 文件的路径，加载其中的类。(用于加载指定的dex，以及jar、zip、apk中的classes.dex)

PathClassLoader 与 DexClassLoader 的共同父类是 BaseDexClassLoader 。

可以看到两者唯一的区别在于：创建 DexClassLoader 需要传递一个 optimizedDirectory 参数，并且会将其创建为 File 对象传给 super ，而 PathClassLoader 则直接给到null。因此两者都可以加载指定的dex，以及jar、zip、apk中的classes.dex

PathClassLoader pathClassLoader = new PathClassLoader("/sdcard/xx.dex",getClassLoader());

File dexOutputDir = context.getCodeCacheDir();

DexClassLoader dexClassLoader = new DexClassLoader("/sdcard/xx.dex",dexOutputDir.getAbsolutePath(), null,getClassLoader());
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其实, optimizedDirectory 参数就是dexopt的产出目录(odex)。那 PathClassLoader 创建时，这个目录为null，就意味着不进行dexopt？并不是， optimizedDirectory 为null时的默认路径为：/data/dalvik-cache。

双亲委托机制

Java

双亲委托机制（Parent Delegation Model）是 Java 类加载机制中的一种实现方式。它是一种层次化的类加载器结构，通过一种层级关系来管理和组织类的加载。

在双亲委托机制下，每个类加载器都有一个父类加载器（除了顶层的启动类加载器）。当一个类加载器需要加载某个类时，它首先将加载请求委托给父类加载器。只有当父类加载器无法加载该类时，子类加载器才会尝试加载。

具体的执行过程如下：

1.当一个类加载器收到加载请求时，它首先检查是否已经加载了这个类。如果已经加载，则直接返回已加载的类。

2.如果该类未被加载过，则将加载请求委托给其父类加载器。

3.父类加载器继续按照同样的规则进行加载：首先检查是否已经加载了这个类，然后委托给它的父类加载器。

这个委托的过程一直持续到达到最顶层的启动类加载器。如果启动类加载器仍无法加载这个类，则子类加载器开始尝试加载。

子类加载器尝试加载这个类，如果成功加载则返回，否则抛出 ClassNotFoundException 异常。

这种层级的双亲委托机制可以确保类的一致性和安全性。它的核心思想是优先使用高层次的父类加载器去加载类，这样可以避免重复加载和类的冲突。如果一个类已经被父类加载器加载了，那么子类加载器就不需要再加载，直接使用父类加载器加载的类即可。

Java 中的类加载器通常按照以下顺序进行委托：
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader） ->
扩展类加载器（Extension ClassLoader） ->
应用程序类加载器（Application ClassLoader）。

开发者也可以自定义类加载器，并根据需要覆盖父类加载器的加载行为。

总的来说，双亲委托机制通过层级的类加载器结构，确保类的加载顺序和一致性，防止类的重复加载和冲突。它是 Java 类加载机制的一种重要实现方式，保证了 Java 程序的稳定性和安全性。

Android

在 Android 中，双亲委托机制采用了类似于 Java 的双亲委托模型，但在顶层类加载器的实现上有所不同。Android 的类加载器结构具体如下：(再来一遍)

BootClassLoader（引导类加载器）：
这是 Android 系统中的根类加载器，负责加载核心库（例如核心 Java 类库和 Android 运行时库）。它是一个原生代码实现的类加载器，并且被固化在 Android 系统中，不允许应用程序开发者直接使用。

PathClassLoader（路径类加载器）：
它是 Android 应用程序类加载器的最主要实现。每个应用程序都有自己独立的 PathClassLoader 实例，用于加载应用程序 APK 中的类和资源。该加载器会搜索应用程序的 APK 文件路径，并加载其中的类。

DexClassLoader（DEX 类加载器）：
这是一种特殊的类加载器，可用于加载未安装在应用程序目录下的 DEX 文件。通过指定 DEX 文件的路径，可以加载其中的类。

Android 的类加载器在加载类时会按照以下顺序进行委托：

1.PathClassLoader 首先尝试加载类。如果它无法找到或加载请求的类，它会将加载请求委托给其父类加载器 BootClassLoader。

2.BootClassLoader 会继续尝试加载类。如果它仍然无法找到或加载请求的类，它会引发 ClassNotFoundException。

在 Android 应用程序中，PathClassLoader 是最常用的类加载器。它负责加载应用程序的代码和资源，包括 APK 文件中的 Java 类、独立库（如 .so 文件）和其他资产。PathClassLoader 沿着类路径搜索并加载类，如果找不到类，则委托给父类加载器进行加载。

通过双亲委托机制，Android 的类加载器确保了类的唯一性和一致性。如果一个类已经被父类加载器加载了，子类加载器就不会再次加载该类，直接使用已加载的类实例。这样可以避免重复加载和类的冲突。

需要注意的是，为了适应 Android 运行环境，Android 的类加载器做了一些特殊处理。例如，在加载资源时，可以使用 Context 类提供的 getResources() 方法加载资源并返回一个由 PathClassLoader 加载的资源对象。

总结起来，Android 的双亲委托机制通过类加载器的层级关系，确保了类的加载顺序和一致性。PathClassLoader 是主要的应用程序类加载器，负责加载 APK 文件中的类和资源。BootClassLoader 是根类加载器，负责加载核心库。该机制保证了 Android 应用程序的稳定性和安全性。